Что такое ИК-фильтр? И как работает ИК-фильтр?

В последние годы спрос на видеонаблюдение в режиме день-ночь значительно вырос. Как известно, модули камер похожи на глаза визионной системы. Они должны уметь захватывать изображения в реальном времени так же, как человеческий глаз, а их сенсоры также способны обнаруживать ближний инфракрасный свет, который невидим для человеческого глаза. Однако физические свойства изображающих сенсоров делают их особенно чувствительными к инфракрасному свету, что может вызывать искажение цвета на изображениях, записываемых днем.

Как специалист-консультант в области модулей камер, я предоставлю в этой статье подробное объяснение о фильтрах IR-cut. Мы рассмотрим, как они работают, почему они так важны и как их можно использовать для устранения проблем, возникающих при дневном переключении в встроенных визионных системах.

Что такое инфракрасный?

Инфракрасный свет — это тип электромагнитной волны, невидимой для человеческого глаза, с длиной волны, превышающей видимый свет. Обычно человеческий глаз может видеть свет с длиной волны от 320 нм до 760 нм. Инфракрасный свет охватывает диапазон длин волн от 700 нм до 1000 нм в электромагнитном спектре. В повседневной жизни устройства, такие как пульты дистанционного управления и тепловизоры, используют свойства инфракрасного света.

Хотя инфракрасный свет невидим для человеческого глаза, его могут захватывать датчики изображения, такие как CMOS- и CCD-датчики. Чувствительность к инфракрасному свету может вызывать искажение цвета на дневных изображениях.

Что такое ИК-фильтр?

ИК-фильтр, также известный как инфракрасный фильтр, представляет собой оптический фильтр, установленный между объективом камеры и датчиком изображения. Он пропускает видимый свет, одновременно блокируя инфракрасный свет от попадания на датчик.

Этот фильтр почти стандартен в современных модулях камер. Обычно он представляет собой крошечный кусочек стекла или покрытие с использованием специализированной технологии тонких пленок, а его наличие определяет характеристики изображения камеры.

Как работает ИК-фильтр?

Принцип работы ИК-фильтра в первую очередь основан на его уникальном покрытии из тонкой пленки. Это покрытие обычно представляет собой диэлектрическую пленку, которая избирательно отражает или пропускает определенные длины волн света, используя интерференционный эффект света.

В дневном режиме ИК-фильтр находится перед сенсором, отражая инфракрасный свет и пропуская видимый свет. Ночью или при слабом освещении он убирается, позволяя инфракрасному свету попадать на сенсор, тем самым дополняя ИК-подсветку для ночного видения.

Механическое переключение этого фильтра между дневным и ночным режимами является ключевым фактором в обеспечении возможностей круглосуточного наблюдения современных охранных камер.

Соотношение между камерами с ИК-фильтром и ИК-фильтрами

При ярком дневном свете камеры с ИК-фильтром полагаются на ИК-фильтр для правильной работы. Без этого фильтра светочувствительный сенсор захватывает как видимый, так и инфракрасный свет.

Поскольку сенсор более чувствителен к инфракрасному свету, чем человеческий глаз, это может вызывать неестественный цветовой оттенок на изображениях. Например, объекты, которые должны быть черными, могут казаться фиолетовыми или красновато-коричневыми.
Камеры с ИК-фильтром блокируют избыточный инфракрасный свет, обеспечивая попадание на сенсор только видимого света, тем самым воспроизводя истинные и точные цвета. Это самая базовая и важная функция фильтра.

Три причины использовать ИК-фильтр

При проектировании систем встроенной визуализации ИК-фильтры обычно используются по следующим трем основным причинам:

• Обеспечение цветовоспроизведения: это главная причина. Фильтр устраняет помехи инфракрасного света на цвет изображения, обеспечивая соответствие цветопередачи камеры тому, что видит человеческий глаз при дневном свете.
• Улучшение четкости изображения: инфракрасный и видимый свет имеют разные фокальные плоскости. Без фильтрации это приводит к размытости изображения. ИК-фильтр обеспечивает фокусировку всего света на сенсоре, улучшая четкость и резкость изображения.
• Соответствие требованиям переключения режимов день/ночь: для охранных систем видеонаблюдения, работающих круглосуточно, ИК-фильтры позволяют автоматически переключаться между цветным режимом днем и черно-белым режимом ночью, что делает их ключевым компонентом для реализации двойного режима изображения.

Их роль в ИК-камерах видеонаблюдения

ИК-фильтры обладают высокой ценностью в ИК-камерах видеонаблюдения (инфракрасных камерах). Эти камеры должны адаптироваться к широкому диапазону условий освещения — от яркого дневного света до полной темноты ночью.

Во время дня фильтр автоматически включается, блокируя инфракрасный свет и обеспечивая истинные цвета в записываемом видео. При слабом освещении система убирает инфракрасный фильтр и включает ИК-лампы для камер видеонаблюдения, переводя их в режим ночного видения в черно-белом цвете с высокой чувствительностью.

Бесшовный переход между дневным и ночным режимами — это ключевая технология, которая позволяет ИК-камерам видеонаблюдения обеспечивать круглосуточный мониторинг и стать основным решением в индустрии безопасности.

ИК-лампы для камер видеонаблюдения

ИК-лампы для камер видеонаблюдения (инфракрасные лампы подсветки) и ИК-фильтры тесно взаимодействуют друг с другом. ИК-фильтр определяет качество изображения камеры в дневное время, а также её способность к ночному видению.

Во время дня фильтр активен, а вспомогательный свет выключен. Ночью фильтр удаляется, и вспомогательный свет включен. Только таким образом камера может принимать инфракрасный свет от вспомогательного освещения в темноте и четко захватывать объекты на сцене.

Точная синхронизация между ними имеет ключевое значение для обеспечения высококачественной работы камеры в любых условиях и является важным аспектом при проектировании встроенных систем технического зрения.

Инфракрасный фильтр Minolta

Инфракрасные фильтры Minolta существуют с времен пленочной фотографии. Эти фильтры в основном используются для специальных фотографических целей, например, для создания уникальных черно-белых инфракрасных изображений. В отличие от автоматически переключаемых ИК-фильтров, используемых в современных модулях камер, эти фильтры обычно крепятся к объективу вручную.

Хотя технологии различаются, принципы остаются теми же: контроль количества инфракрасного света, попадающего в сенсор. Понимание этого исторического контекста позволяет в полной мере оценить важность инфракрасных фильтров при разработке технологий изображения.

УФ ИК-фильтры

Помимо обычных ИК-фильтров, существуют более продвинутые УФ/ИК-фильтры. Эти фильтры блокируют как ультрафиолетовый, так и инфракрасный свет, обеспечивая защиту в более широком спектре. Для профессиональных приложений, требующих исключительно высокого качества изображения, таких как медицинская визуализация и научные исследования, эти фильтры эффективно устраняют помехи от ультрафиолетового и инфракрасного света, гарантируя чистоту и точность изображения. Это особенно важно в областях, где требуется точная информация о пикселях.

РЕЗЮМЕ

ИК-фильтры являются незаменимой ключевой составляющей современных модули камер . Путем оптической фильтрации между видимым и инфракрасным светом они решают проблему цветового оттенка датчиков изображения при дневной съемке и открывают путь для инфракрасного ночного видения. Понимание принципов, функций и сценариев применения ИК-фильтров является важным знанием для каждого инженера в области встроенных систем технического зрения. Они не только определяют цветовую точность изображения, но и обеспечивают надежную работу систем видеонаблюдения в любое время суток.

Решения ИК-фильтров Muchvision

Столкнулись с проблемами дневной и ночной съемки при проектировании встроенной системы технического зрения? Свяжитесь с нашей экспертной командой уже сегодня для консультации по выбору модуля камеры, чтобы убедиться, что ваш продукт обеспечивает четкую и реалистичную съемку в любых условиях освещения.